Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  zarmxt1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem zarmxt1 34623
Description: The Zariski topology restricted to maximal ideals is T1 . (Contributed by Thierry Arnoux, 16-Jun-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
zartop.1 𝑆 = (Spec‘𝑅)
zartop.2 𝐽 = (TopOpen‘𝑆)
zarmxt1.1 𝑀 = (MaxIdeal‘𝑅)
zarmxt1.2 𝑇 = (𝐽 ↾t 𝑀)
Assertion
Ref Expression
zarmxt1 (𝑅 ∈ CRing → 𝑇 ∈ Fre)

Proof of Theorem zarmxt1
Dummy variables 𝑖 𝑗 𝑘 𝑙 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 zartop.1 . . . 4 𝑆 = (Spec‘𝑅)
2 zartop.2 . . . 4 𝐽 = (TopOpen‘𝑆)
31, 2zartop 34619 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → 𝐽 ∈ Top)
4 zarmxt1.1 . . . 4 𝑀 = (MaxIdeal‘𝑅)
54fvexi 6930 . . 3 𝑀 ∈ V
6 zarmxt1.2 . . . 4 𝑇 = (𝐽 ↾t 𝑀)
7 resttop 23533 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑀 ∈ V) → (𝐽 ↾t 𝑀) ∈ Top)
86, 7eqeltrid 2868 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑀 ∈ V) → 𝑇 ∈ Top)
93, 5, 8sylancl 598 . 2 (𝑅 ∈ CRing → 𝑇 ∈ Top)
10 eqid 2763 . . . . . . . . . . 11 (LSSum‘(mulGrp‘𝑅)) = (LSSum‘(mulGrp‘𝑅))
1110mxidlprm 34099 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)) → 𝑚 ∈ (PrmIdeal‘𝑅))
1211ex 418 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ CRing → (𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅) → 𝑚 ∈ (PrmIdeal‘𝑅)))
1312ssrdv 3919 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ CRing → (MaxIdeal‘𝑅) ⊆ (PrmIdeal‘𝑅))
1413adantr 486 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → (MaxIdeal‘𝑅) ⊆ (PrmIdeal‘𝑅))
15 eqid 2763 . . . . . . 7 (PrmIdeal‘𝑅) = (PrmIdeal‘𝑅)
1614, 4, 153sstr4g 3966 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑀 ⊆ (PrmIdeal‘𝑅))
17 sseq2 3939 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 = 𝑙 → (𝑖 ⊆ 𝑗 ↔ 𝑖 ⊆ 𝑙))
1817cbvrabv 3426 . . . . . . . . . . . 12 {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗} = {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑙}
19 sseq1 3938 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑖 = 𝑘 → (𝑖 ⊆ 𝑙 ↔ 𝑘 ⊆ 𝑙))
2019rabbidv 3423 . . . . . . . . . . . 12 (𝑖 = 𝑘 → {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑙} = {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙})
2118, 20eqtrid 2810 . . . . . . . . . . 11 (𝑖 = 𝑘 → {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗} = {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙})
2221cbvmptv 5215 . . . . . . . . . 10 (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (𝑘 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙})
231, 2, 15, 22zartopn 34618 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ CRing → (𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)) ∧ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (Clsd‘𝐽)))
2423adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → (𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)) ∧ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (Clsd‘𝐽)))
2524simpld 500 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)))
26 toponuni 23287 . . . . . . 7 (𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)) → (PrmIdeal‘𝑅) = ∪ 𝐽)
2725, 26syl 18 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → (PrmIdeal‘𝑅) = ∪ 𝐽)
2816, 27sseqtrd 3949 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑀 ⊆ ∪ 𝐽)
29 simpl 488 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑅 ∈ CRing)
3029crngringd 20524 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑅 ∈ Ring)
31 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ ∪ 𝑇)
326unieqi 4884 . . . . . . . . . . . 12 ∪ 𝑇 = ∪ (𝐽 ↾t 𝑀)
3331, 32eleqtrdi 2874 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ ∪ (𝐽 ↾t 𝑀))
343adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝐽 ∈ Top)
35 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . 13 ∪ 𝐽 = ∪ 𝐽
3635restuni 23535 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑀 ⊆ ∪ 𝐽) → 𝑀 = ∪ (𝐽 ↾t 𝑀))
3734, 28, 36syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑀 = ∪ (𝐽 ↾t 𝑀))
3833, 37eleqtrrd 2867 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ 𝑀)
3938, 4eleqtrdi 2874 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅))
40 eqid 2763 . . . . . . . . . 10 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
4140mxidlidl 34092 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)) → 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅))
4230, 39, 41syl2anc 596 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅))
43 eqid 2763 . . . . . . . . . 10 (LIdeal‘𝑅) = (LIdeal‘𝑅)
4422, 43zarclssn 34616 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅)) → ({𝑚} = ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚) ↔ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)))
4544biimpar 483 . . . . . . . 8 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅)) ∧ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)) → {𝑚} = ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚))
4629, 42, 39, 45syl21anc 851 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} = ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚))
4722funmpt2 6607 . . . . . . . 8 Fun (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})
48 fvex 6929 . . . . . . . . . . 11 (PrmIdeal‘𝑅) ∈ V
4948rabex 5307 . . . . . . . . . 10 {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙} ∈ V
5049, 22dmmpti 6713 . . . . . . . . 9 dom (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (LIdeal‘𝑅)
5142, 50eleqtrrdi 2875 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ dom (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
52 fvelrn 7108 . . . . . . . 8 ((Fun (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) ∧ 𝑚 ∈ dom (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})) → ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚) ∈ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
5347, 51, 52sylancr 599 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚) ∈ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
5446, 53eqeltrd 2864 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
5524simprd 501 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (Clsd‘𝐽))
5654, 55eleqtrd 2866 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ (Clsd‘𝐽))
5738snssd 4749 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ⊆ 𝑀)
5835restcldi 23546 . . . . 5 ((𝑀 ⊆ ∪ 𝐽 ∧ {𝑚} ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ {𝑚} ⊆ 𝑀) → {𝑚} ∈ (Clsd‘(𝐽 ↾t 𝑀)))
5928, 56, 57, 58syl3anc 1399 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ (Clsd‘(𝐽 ↾t 𝑀)))
606fveq2i 6919 . . . 4 (Clsd‘𝑇) = (Clsd‘(𝐽 ↾t 𝑀))
6159, 60eleqtrrdi 2875 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ (Clsd‘𝑇))
6261ralrimiva 3158 . 2 (𝑅 ∈ CRing → ∀𝑚 ∈ ∪ 𝑇{𝑚} ∈ (Clsd‘𝑇))
63 eqid 2763 . . 3 ∪ 𝑇 = ∪ 𝑇
6463ist1 23694 . 2 (𝑇 ∈ Fre ↔ (𝑇 ∈ Top ∧ ∀𝑚 ∈ ∪ 𝑇{𝑚} ∈ (Clsd‘𝑇)))
659, 62, 64sylanbrc 595 1 (𝑅 ∈ CRing → 𝑇 ∈ Fre)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080  {crab 3416  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900  {csn 4588  ∪ cuni 4872   ↦ cmpt 5192  dom cdm 5658  ran crn 5659  Fun wfun 6560  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451  Basecbs 17431   ↾t crest 17641  TopOpenctopn 17642  LSSumclsm 19899  mulGrpcmgp 20411  Ringcrg 20510  CRingccrg 20511  LIdealclidl 21535  PrmIdealcprmidl 21667  Topctop 23266  TopOnctopon 23283  Clsdccld 23389  Frect1 23680  MaxIdealcmxidl 34088  Speccrspec 34605
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-ac2 10580  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-rpss 7771  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-oadd 8518  df-er 8755  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-fi 9440  df-dju 10019  df-card 10057  df-ac 10234  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-4 12447  df-5 12448  df-6 12449  df-7 12450  df-8 12451  df-9 12452  df-n0 12647  df-z 12734  df-dec 12855  df-uz 13006  df-fz 13680  df-struct 17369  df-sets 17386  df-slot 17404  df-ndx 17416  df-base 17432  df-ress 17453  df-plusg 17486  df-mulr 17487  df-sca 17489  df-vsca 17490  df-ip 17491  df-tset 17492  df-ple 17493  df-rest 17643  df-topn 17644  df-0g 17662  df-topgen 17664  df-mre 17806  df-mgm 18866  df-sgrp 18958  df-mnd 18974  df-submnd 19029  df-grp 19197  df-minusg 19198  df-sbg 19199  df-subg 19383  df-cntz 19582  df-lsm 19901  df-cmn 20047  df-abl 20048  df-mgp 20412  df-rng 20426  df-ur 20459  df-ring 20512  df-cring 20513  df-subrg 20873  df-lmod 21188  df-lss 21258  df-lsp 21298  df-sra 21499  df-rgmod 21500  df-lidl 21537  df-rsp 21538  df-prmidl 21668  df-lpidl 21697  df-top 23267  df-topon 23284  df-bases 23319  df-cld 23392  df-t1 23687  df-mxidl 34089  df-idlsrg 34137  df-rspec 34606
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator